package com.xiongtian.stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * @author xiongtian
 * @version 1.0
 * @date 2021/3/22 16:35
 * 逆波兰表达式的计算器
 */
public class PolandNotation {

    public static void main(String[] args) {
        // 完成将中缀表达式，转成后缀表达式的代码
        // 说明
        // 1. 1+((2+3)*4)-5  => 转成 1 2 3 + 4 * 5 -
        // 2. 因为直接对一个字符串进行操作不太方便，因此先将字符串转换成一个list 即“1+((2+3)*4)-5” => ArrayList[1, +, (, (, 2, +, 3, ), *, 4, ), -, 5]
        // 3. 将得到的中缀表达式对应的list => 后缀表达式对应的list
        // 即ArrayList[1, +, (, (, 2, +, 3, ), *, 4, ), -, 5] => Arraylist [1, 2, 3, +, 4, *, 5, -]

        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        List<String> toInfixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
        System.out.println("中缀表达式对应的List: " +toInfixExpressionList);
        List<String> parseSuffixExpressionList = parseSuffixExpressionList(toInfixExpressionList);
        System.out.println("后缀表达式对应的List: "+parseSuffixExpressionList);

        System.out.printf("expression = %d",calculate(parseSuffixExpressionList));
        System.out.println("");
        // 先定义一个逆波兰表达式
        // (3 + 4) * 5 - 6  =>  3 4 + 5 * 6 -
        // 说明为了方便，逆波兰表达式的数字和符号使用空格隔开
        String suffixExpression = "3 4 + 5 * 6 -";
        // 思路：
        // 1. 先将"3 4 + 5 * 6 -" => 放到ArrayList中
        // 2. 将ArrayList 传递给一个方法，配合栈 完成计算
        List<String> rpnList = getListString(suffixExpression);
        System.out.println("rpnList=" + rpnList);
        int res = calculate(rpnList);
        System.out.println(res);
    }

    // 将一个逆波兰表达式，依次将数据和运算符 放入到ArrayList中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {

        //将suffixExpression进行分割
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        for (String s : split) {
            list.add(s);
        }
        return list;
    }

    /**
     * 完场对逆波兰表达式的计算
     * 1) 从左至右扫描，将3和4压入堆栈
     * 2) 遇到+运算符，因此弹出4和 3（4为栈顶元素，3为次顶元素），计算出3+4的值得7，再将7入栈
     * 3) 将5入栈
     * 4) 接下来是 * 运算符，因此弹出5和7，计算出7 * 5 = 35，将35 入栈
     * 5) 将6入栈
     * 6) 最后是 - 运算，计算出35 - 6的值，即29，由此得出最终结果
     */
    public static int calculate(List<String> ls) {
        // 创建栈，只需一个栈即可
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        // 遍历list
        for (String item : ls) {
            // 使用正则表达式来取出数
            if (item.matches("\\d+")) { //匹配的是多位数
                // 入栈
                stack.push(item);
            } else {
                // pop出两个数，并运算，再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int result = 0;
                if (item.equals("+")) {
                    result = num1 + num2;
                } else if (item.equals("-")) {
                    result = num1 - num2;
                } else if (item.equals("*")) {
                    result = num1 * num2;
                } else if (item.equals("/")) {
                    result = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误！");
                }
                //把res 入栈
                stack.push(result + "");
            }
        }
        // 最后留在stack中的就是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }

    /**
     * 将中缀表达式转换为一个中缀表达式list
     *
     * @param s
     * @return
     */
    public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
        // 定义一个list，存放中缀表达式对应的内容
        List<String> ls = new ArrayList<>();
        int i = 0;//相当于一个指针，用于遍历中缀表达式字符串
        String str; //做多位数的拼接工作
        char c;// 每遍历到一个字符，就放入到c中
        do {
            // 如果c是一个非数字，就需要加入到ls
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
                i++;
            } else {  // 如果是一个数，需要考虑多位数问题 需要拼接
                str = "";//先将str置成空串 '0'[48] -> '9'[57]
                while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
                    str += c;
                    i++;
                }
                ls.add(str);

            }
        } while (i < s.length());
        return ls; // 返回
    }

    // 即ArrayList[1, +, (, (, 2, +, 3, ), *, 4, ), -, 5] => Arraylist [1, 2, 3, +, 4, *, 5, -]
    // 方法
    public static List<String> parseSuffixExpressionList(List<String> ls) {
        // 定义两个栈
        Stack<String> s1 = new Stack<>(); // 符号栈
        // 因为s2这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还需要逆序输出
        // 因此比较麻烦，这里我们就不用Stack<String> 直接使用list<String> s2
        //Stack<String> s2 = new Stack<>(); // 存储中间结果的栈
        List<String> s2 = new ArrayList<>();
        // 遍历ls
        for (String item : ls) {
            // 如果是一个数就入S2
            if (item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                // 如果是右括号")"，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号位置，此时将这一对括号丢掉
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop(); //!!!! 将 “(” 弹出 ls,消除小括号
            } else {
                // 当item的优先级小于等于s1栈顶的运算符的优先级，将s1栈顶的运算符弹出并压入到s2中再次转到(4-1)与s1中新的栈顶运算符相比较;
                // 问题，我们缺少一个比较优先级高低的方法
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                // 还需要将item压入栈中
                s1.push(item);
            }
        }

        //将s1中剩余的运算符依次弹出并压入s2
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }
        return s2; // 因为是存放到list中，因此按照顺序输出就是对应的后缀表达式的值
    }


}

// 编写一个类 Operation ，可以返回一个运算符对应的优先级
class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;


    // 写一个方法返回对应的优先级
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符！");
                break;
        }
        return result;
    }

}